Инфрачервено лъчение- електромагнитно лъчение, заемащо спектралната област между червения край на видимата светлина (с дължина на вълната λ = 0,74 μm) и микровълновото лъчение (λ ~ 1-2 mm).
Оптичните свойства на веществата в инфрачервеното лъчение се различават значително от свойствата им във видимото лъчение. Например слой вода от няколко сантиметра е непрозрачен за инфрачервено лъчение с λ = 1 μm. Инфрачервеното лъчение представлява по-голямата част от лъчението на лампите с нажежаема жичка, газоразрядните лампи и около 50% от лъчението на Слънцето; Някои лазери излъчват инфрачервено лъчение. За регистрирането му те използват термични и фотоелектрически приемници, както и специални фотографски материали.
Сега цялата гама от инфрачервено лъчение е разделена на три компонента:
- късовълнова област: λ = 0.74-2.5 µm;
- област на средна вълна: λ = 2,5-50 µm;
- дълговълнова област: λ = 50-2000 µm;
Наскоро дълговълновият ръб на този диапазон беше отделен в отделен, независим диапазон от електромагнитни вълни - терахерцово излъчване(субмилиметрова радиация).
Инфрачервеното лъчение се нарича още „топлинно“ лъчение, тъй като инфрачервеното лъчение от нагрети предмети се възприема от човешката кожа като усещане за топлина. В този случай дължините на вълните, излъчвани от тялото, зависят от температурата на нагряване: колкото по-висока е температурата, толкова по-къса е дължината на вълната и толкова по-висок е интензитетът на излъчване. Спектърът на излъчване на абсолютно черно тяло при относително ниски (до няколко хиляди Келвина) температури се намира главно в този диапазон. Инфрачервеното лъчение се излъчва от възбудени атоми или йони.
История на откриването и обща характеристика
Инфрачервеното лъчение е открито през 1800 г. от английския астроном У. Хершел. Докато изучава Слънцето, Хершел търси начин да намали нагряването на уреда, с който се правят наблюденията. Използвайки термометри, за да определи ефектите на различни части от видимия спектър, Хершел откри, че „максимумът на топлината“ се крие зад наситения червен цвят и, вероятно, „отвъд видимото пречупване“. Това изследване бележи началото на изследването на инфрачервеното лъчение.
Преди това лабораторните източници на инфрачервено лъчение бяха изключително горещи тела или електрически разряди в газове. Днес са създадени съвременни източници на инфрачервено лъчение с регулируема или фиксирана честота на базата на твърдотелни и молекулярни газови лазери. За запис на радиация в близката инфрачервена област (до ~1,3 μm) се използват специални фотографски плаки. Фотоелектричните детектори и фоторезистори имат по-широк диапазон на чувствителност (до приблизително 25 микрона). Радиацията в далечната инфрачервена област се регистрира от болометри - детектори, които са чувствителни към нагряване от инфрачервено лъчение.
IR оборудването се използва широко както във военните технологии (например за насочване на ракети), така и в гражданските технологии (например в оптични комуникационни системи). IR спектрометрите използват или лещи и призми, или дифракционни решетки и огледала като оптични елементи. За да се елиминира абсорбцията на радиация във въздуха, спектрометрите за далечната инфрачервена област се произвеждат във вакуумна версия.
Тъй като инфрачервените спектри са свързани с ротационни и вибрационни движения в молекулата, както и с електронни преходи в атоми и молекули, IR спектроскопията позволява да се получи важна информация за структурата на атомите и молекулите, както и за лентовата структура на кристалите.
Приложение
Лекарство
Инфрачервените лъчи се използват във физиотерапията.
Дистанционно
Инфрачервените диоди и фотодиоди се използват широко в дистанционни управления, системи за автоматизация, системи за сигурност, някои мобилни телефони (инфрачервен порт) и др. Инфрачервените лъчи не отвличат вниманието на хората поради своята невидимост.
Интересното е, че инфрачервеното излъчване от домашно дистанционно управление лесно се записва с помощта на цифрова камера.
При боядисване
Инфрачервените излъчватели се използват в индустрията за сушене на боядисани повърхности. Инфрачервеният метод на сушене има значителни предимства пред традиционния конвекционен метод. На първо място, това, разбира се, е икономически ефект. Скоростта и изразходваната енергия при инфрачервено сушене е по-малка от същите показатели при традиционните методи.
Стерилизация на храни
Инфрачервеното лъчение се използва за стерилизиране на хранителни продукти за дезинфекция.
Антикорозионен агент
Инфрачервените лъчи се използват за предотвратяване на корозия на повърхности, покрити с лак.
Хранително-вкусовата промишленост
Особеност на използването на инфрачервено лъчение в хранително-вкусовата промишленост е възможността за проникване на електромагнитна вълна в капилярно-порести продукти като зърно, зърнени култури, брашно и др. на дълбочина до 7 mm. Тази стойност зависи от естеството на повърхността, структурата, свойствата на материала и честотните характеристики на излъчването. Електромагнитна вълна с определен честотен диапазон има не само термичен, но и биологичен ефект върху продукта, като спомага за ускоряване на биохимичните трансформации в биологичните полимери (нишесте, протеини, липиди). Конвейерните сушилни транспортьори могат успешно да се използват при съхранение на зърно в зърнохранилища и в брашномелачната промишленост.
Освен това инфрачервеното лъчение се използва широко за отопление на вътрешни и външни пространства. Инфрачервените нагреватели се използват за организиране на допълнително или основно отопление в помещения (къщи, апартаменти, офиси и др.), Както и за локално отопление на открито пространство (външни кафенета, беседки, веранди).
Недостатък е значително по-голямата неравномерност на нагряване, което е напълно недопустимо при редица технологични процеси.
Проверка на парите за автентичност
Инфрачервен излъчвател се използва в устройства за проверка на пари. Нанесени върху банкнотата като един от защитните елементи, специалните метамерни мастила се виждат изключително в инфрачервения диапазон. Инфрачервените детектори за валута са най-безгрешните устройства за проверка на автентичността на парите. Нанасянето на инфрачервени маркировки върху банкнота, за разлика от ултравиолетовите, е скъпо за фалшификаторите и следователно не е икономически изгодно. Следователно детекторите за банкноти с вграден инфрачервен излъчвател днес са най-надеждната защита срещу фалшифициране.
Опасно за здравето
Силното инфрачервено лъчение в горещи зони може да причини опасност за очите. Най-опасно е, когато излъчването не е придружено от видима светлина. На такива места е необходимо да се носят специални предпазни очила.
Вижте също
Други методи за пренос на топлина
Методи за регистриране (запис) на ИЧ спектри.
Бележки
Връзки
| Електромагнитен спектър | |
|---|---|
| γ-лъчение | рентгенова снимка | UV | видима светлина | IR| терахерцово излъчване | микровълни | радио вълни | |
| Видим спектър | лилаво | синьо | синьо | зелен | жълт | портокал | червен |
| Микровълнова печка | W | V | Q | K a | | K u | | | | |
| Радио вълни | EHF/EHF | Микровълнова/SHF | UHF/UHF | VHF/VHF | HF/HF | MF/MF | LF/LF | VLF/VLF | ИНЧ/ULF | VLF/SLF | ЕЛФ/ЕЛФ |
За да разберем принципа на действие на инфрачервените излъчватели, е необходимо да си представим същността на такова физическо явление като инфрачервеното лъчение.
Инфрачервен обхват и дължина на вълната
Инфрачервеното лъчение е вид електромагнитно лъчение, което заема диапазона от 0,77 до 340 микрона в спектъра на електромагнитните вълни. В този случай диапазонът от 0,77 до 15 микрона се счита за късовълнов, от 15 до 100 микрона - средна вълна и от 100 до 340 - дълга вълна.
Късовълновата част от спектъра е в съседство с видимата светлина, а дълговълновата част се слива с областта на ултракъсите радиовълни. Следователно инфрачервеното лъчение има както свойствата на видимата светлина (разпространява се по права линия, отразява се, пречупва се като видимата светлина), така и свойствата на радиовълните (може да преминава през някои материали, които са непрозрачни за видимата радиация).
Инфрачервените излъчватели с повърхностна температура от 700 C до 2500 C имат дължина на вълната от 1,55-2,55 микрона и се наричат "светлина" - по дължина на вълната те са по-близки до видимата светлина, излъчвателите с по-ниска повърхностна температура имат по-голяма дължина на вълната и се наричат " тъмен".
Източници на инфрачервено лъчение
Най-общо казано, всяко тяло, нагрято до определена температура, излъчва топлинна енергия в инфрачервения диапазон на спектъра на електромагнитните вълни и може да предаде тази енергия чрез лъчист топлообмен на други тела. Преносът на енергия става от тяло с по-висока температура към тяло с по-ниска температура, докато различните тела имат различни емисионни и абсорбционни способности, които зависят от природата на двете тела, състоянието на повърхността им и т.н.
Електромагнитното излъчване има квантово-фотонен характер. При взаимодействие с материята фотонът се поглъща от атомите на веществото, като им предава своята енергия. В същото време се увеличава енергията на топлинните вибрации на атомите в молекулите на веществото, т.е. радиационната енергия се превръща в топлина.
Същността на лъчистото отопление е, че горелката, като източник на радиация, генерира, формира в пространството и насочва топлинното излъчване в отоплителната зона. Той попада върху ограждащи конструкции (подове, стени), технологично оборудване, хора в зоната на облъчване, абсорбира се от тях и ги нагрява. Радиационният поток, абсорбиран от повърхности, дрехи и човешка кожа, създава топлинен комфорт, без да повишава температурата на околната среда. Въздухът в отопляваните помещения, оставайки почти прозрачен за инфрачервеното лъчение, се нагрява поради „вторична топлина“, т.е. конвекция от конструкции и предмети, нагрявани от радиация.
Свойства и приложение на инфрачервеното лъчение
Установено е, че излагането на нагряване с инфрачервено лъчение има благоприятен ефект върху човека. Ако топлинното лъчение с дължина на вълната над 2 микрона се възприема главно от кожата, като получената топлинна енергия се провежда вътре, тогава лъчение с дължина на вълната до 1,5 микрона прониква през повърхността на кожата, частично я загрява, достига мрежата от кръвоносните съдове и директно повишава температурата на кръвта. При определена интензивност на топлинния поток въздействието му предизвиква приятно топлинно усещане. При лъчисто отопление човешкото тяло освобождава по-голямата част от излишната си топлина чрез конвекция към околния въздух, който има по-ниска температура. Тази форма на топлообмен има освежаващ ефект и има благоприятен ефект върху благосъстоянието.
В нашата страна изучаването на технологията за инфрачервено отопление се извършва от 30-те години, както във връзка със селското стопанство, така и по отношение на индустрията.
Проведените медико-биологични изследвания позволиха да се установи, че инфрачервените отоплителни системи по-пълно отговарят на спецификата на животновъдните помещения, отколкото конвективните централни или въздушни отоплителни системи. На първо място, поради факта, че при инфрачервеното отопление температурата на вътрешните повърхности на оградите, особено на пода, надвишава температурата на въздуха в помещението. Този фактор има благоприятен ефект върху топлинния баланс на животните, като елиминира интензивната загуба на топлина.
Инфрачервените системи, работещи заедно със системите за естествена вентилация, осигуряват намаляване на относителната влажност на въздуха до стандартни стойности (в свинеферми и обори за телета до 70-75% и по-ниски).
В резултат на работата на тези системи температурно-влажностните условия в помещенията достигат благоприятни параметри.
Използването на лъчисти отоплителни системи за селскостопански сгради позволява не само да се създадат необходимите условия за микроклимат, но и да се интензифицира производството. В много ферми в Башкирия (колхоз на име Ленин, колхоз на име Нуриманов) производството на потомство значително се увеличи след въвеждането на инфрачервено отопление (увеличаване на опрасването през зимата с 4 пъти) и безопасността на младите животни се увеличи (от 72,8% до 97,6%).
В момента инфрачервената отоплителна система е инсталирана и работи един сезон в предприятието за чувашки бройлери в предградията на Чебоксари. Според отзиви от ръководители на ферми, в периода на минимални зимни температури -34-36 С, системата е работила без прекъсване и е осигурявала необходимата топлина за отглеждане на птици за месо (подови помещения) за период от 48 дни. В момента се разглежда въпросът за оборудването на останалите птицеферми с инфрачервени системи.
Инфрачервените (IR) лъчи са електромагнитни вълни. Човешкото око не е в състояние да възприеме това излъчване, но човек го възприема като топлинна енергия и го усеща по цялата кожа. Постоянно сме заобиколени от източници на инфрачервено лъчение, които се различават по интензитет и дължина на вълната.
Трябва ли да се пазим от инфрачервените лъчи, носят ли вреда или полза за хората и какъв е ефектът им?
Какво представлява инфрачервеното лъчение и неговите източници?
Както е известно, спектърът на слънчевата радиация, възприеман от човешкото око като видим цвят, се намира между виолетовите вълни (най-късите - 0,38 микрона) и червените (най-дългите - 0,76 микрона). В допълнение към тези вълни има електромагнитни вълни, които са недостъпни за човешкото око - ултравиолетови и инфрачервени. „Ултра“ означава, че са под или с други думи по-малко виолетово излъчване. „Инфра“, съответно, е по-висока или по-червена радиация.
Тоест инфрачервеното лъчение представлява електромагнитни вълни, разположени извън червения цветови диапазон, чиято дължина е по-голяма от тази на видимото червено лъчение. Докато изучава електромагнитното излъчване, немският астроном Уилям Хершел открива невидими вълни, които причиняват повишаване на температурата на термометъра, и ги нарича инфрачервено топлинно излъчване.
Най-мощният естествен източник на топлинна радиация е Слънцето. От всички лъчи, излъчвани от звездата, 58% са инфрачервени. Изкуствени източници са всички електрически нагревателни уреди, които преобразуват електричеството в топлина, както и всички предмети, чиято температура е над абсолютната нула - 273°C.
Свойства на инфрачервеното лъчение
IR радиацията има същата природа и свойства като обикновената светлина, само по-голяма дължина на вълната. Видимите за окото светлинни вълни, достигайки до обекти, се отразяват и пречупват по определен начин и човек вижда отражението на обекта в широка гама от цветове. А инфрачервените лъчи, достигайки до обект, се абсорбират от него, освобождавайки енергия и нагрявайки обекта. Ние не виждаме инфрачервеното лъчение, но го усещаме като топлина.
С други думи, ако Слънцето не излъчваше широк спектър от дълговълнови инфрачервени лъчи, човек би виждал само слънчевата светлина, но не би усещал топлината й.
Трудно е да си представим живота на Земята без слънчева топлина.
Част от него се поглъща от атмосферата, а достигащите до нас вълни се разделят на:
Къси - дължината е в диапазона 0,74 микрона - 2,5 микрона и се излъчват от обекти, нагрети до температура над 800 ° C;
Среден – от 2,5 микрона до 50 микрона, температура на нагряване от 300 до 600°C;
Дълъг – най-широк диапазон от 50 микрона до 2000 микрона (2 mm), t до 300°C.
Свойствата на инфрачервеното лъчение, неговите ползи и вреда за човешкото тяло се определят от източника на лъчение - колкото по-висока е температурата на излъчвателя, толкова по-интензивни са вълните и колкото по-дълбоко е проникващата им способност, степента на въздействие върху всеки жив организми. Изследванията, проведени върху клетъчен материал на растения и животни, са открили редица полезни свойства на инфрачервените лъчи, които са намерили широко приложение в медицината.
Ползите от инфрачервеното лъчение за човека, приложение в медицината
Медицински изследвания са доказали, че инфрачервените лъчи с голям обсег са не само безопасни за хората, но и много полезни. Те активират притока на кръв и подобряват метаболитните процеси, потискат развитието на бактерии и спомагат за бързото зарастване на рани след хирургични интервенции. Те насърчават развитието на имунитет срещу токсични химикали и гама радиация, стимулират елиминирането на токсини и отпадъци чрез потта и урината и понижават холестерола.
Особено ефективни са лъчите с дължина 9,6 микрона, които насърчават регенерацията (възстановяването) и заздравяването на органи и системи на човешкото тяло.
Народната медицина от незапомнени времена е използвала лечение със загрята глина, пясък или сол - това са ярки примери за благотворното въздействие на топлинните инфрачервени лъчи върху човека.
Съвременната медицина се е научила да използва полезни свойства за лечение на редица заболявания:
Използвайки инфрачервено лъчение, можете да лекувате костни фрактури, патологични промени в ставите и да облекчите мускулната болка;
IR лъчите имат положителен ефект при лечението на парализирани пациенти;
Бързо лекува рани (следоперативни и други), облекчава болката;
Чрез стимулиране на кръвообращението спомагат за нормализиране на кръвното налягане;
Подобрява кръвообращението в мозъка и паметта;
Премахнете солите на тежките метали от тялото;
Имат изразен антимикробен, противовъзпалителен и противогъбичен ефект;
Укрепване на имунната система.
Бронхиална астма, пневмония, остеохондроза, артрит, уролитиаза, рани от залежаване, язви, радикулит, измръзване, заболявания на храносмилателната система - това не е пълен списък на патологиите, за чието лечение се използват положителни ефекти от инфрачервеното лъчение.
Отоплението на жилищни помещения с помощта на устройства с инфрачервено лъчение насърчава йонизацията на въздуха, бори се с алергиите, унищожава бактериите, плесенните гъбички и подобрява състоянието на кожата чрез активиране на кръвообращението. При закупуване на нагревател е задължително да изберете устройства с дълги вълни.
Други приложения
Свойството на предметите да излъчват топлинни вълни е намерило приложение в различни области на човешката дейност. Например, с помощта на специални термографски камери, способни да улавят топлинно излъчване, можете да видите и разпознаете всякакви обекти в абсолютна тъмнина. Термографските камери се използват широко във военни и индустриални приложения за откриване на невидими обекти.
В метеорологията и астрологията инфрачервените лъчи се използват за определяне на разстояния до обекти, облаци, температура на водната повърхност и др. Инфрачервените телескопи позволяват да се изследват космически обекти, които са недостъпни за зрение чрез конвенционални инструменти.
Науката не стои неподвижна и броят на IR устройствата и областите на тяхното приложение непрекъснато нараства.
вреда
Човек, като всяко тяло, излъчва средни и дълги инфрачервени вълни с дължина от 2,5 микрона до 20-25 микрона, следователно вълните с тази дължина са напълно безопасни за хората. Късите вълни са в състояние да проникнат дълбоко в човешката тъкан, причинявайки нагряване на вътрешните органи.
Късовълновото инфрачервено лъчение е не само вредно, но и много опасно за човека, особено за зрителните органи.
Слънчев топлинен удар, провокиран от къси вълни, възниква, когато мозъкът се загрее само с 1C. Симптомите му са:
Тежък световъртеж;
гадене;
Повишена сърдечна честота;
Загуба на съзнание.
Металурзите и стоманодобивниците, постоянно изложени на топлинното въздействие на късите инфрачервени лъчи, по-често от останалите страдат от заболявания на сърдечно-съдовата система, имат отслабена имунна система и по-често са изложени на настинки.
За да избегнете вредното въздействие на инфрачервеното лъчение, е необходимо да вземете предпазни мерки и да ограничите времето, прекарано под опасни лъчи. Но ползите от топлинната слънчева радиация за живота на нашата планета са неоспорими!
Какво представлява инфрачервеното лъчение? Дефиницията гласи, че инфрачервените лъчи са електромагнитно излъчване, което се подчинява на оптичните закони и е от естеството на видимата светлина. Инфрачервените лъчи имат спектрален диапазон между червената видима светлина и късовълновото радио излъчване. За инфрачервената област на спектъра има разделение на късовълнова, средновълнова и дълговълнова. Загряващият ефект на такива лъчи е висок. Приетото съкращение за инфрачервено лъчение е IR.
IR радиация
Производителите съобщават различна информация за отоплителни уреди, проектирани на принципа на въпросното излъчване. Някои може да показват, че устройството е инфрачервено, докато други може да показват, че е с дълги вълни или тъмно. Всичко това на практика се отнася до инфрачервеното лъчение; нагревателите с дълги вълни имат най-ниска температура на излъчващата повърхност, а вълните се излъчват с по-голяма маса в зоната на дългите вълни на спектъра. Те също получиха името тъмни, тъй като при температура не излъчват светлина и не блестят, както в други случаи. Нагревателите със средна вълна имат по-висока повърхностна температура и се наричат сиви нагреватели. Светлинният тип е устройство с къси вълни.
Оптичните характеристики на дадено вещество в инфрачервените области на спектъра се различават от оптичните свойства в обикновеното ежедневие. Отоплителните уреди, които хората използват всеки ден, излъчват инфрачервени лъчи, но вие не ги виждате. Цялата разлика е в дължината на вълната, тя варира. Един обикновен радиатор излъчва лъчи, с които се затопля помещението. Инфрачервените радиационни вълни присъстват в човешкия живот естествено; слънцето ги излъчва.
Инфрачервеното лъчение принадлежи към категорията на електромагнитното лъчение, тоест не може да се види с очите. Дължините на вълните варират от 1 милиметър до 0,7 микрометра. Най-големият източник на инфрачервени лъчи е слънцето.
IR лъчи за отопление
Наличието на отопление, базирано на тази технология, ви позволява да се отървете от недостатъците на конвекционната система, която е свързана с циркулацията на въздушния поток в помещенията. Конвекцията повдига и пренася прах, отломки и създава течение. Ако инсталирате електрически инфрачервен нагревател, той ще работи на принципа на слънчевите лъчи, ефектът ще бъде подобен на слънчевата топлина при хладно време.
Инфрачервената вълна е форма на енергия, тя е естествен механизъм, заимстван от природата. Тези лъчи са способни да нагряват не само предмети, но и самото въздушно пространство. Вълните проникват през въздушните слоеве и нагряват обекти и живи тъкани. Локализацията на въпросния източник на радиация не е толкова важна, ако устройството е на тавана, отоплителните лъчи ще достигнат перфектно до пода. Важно е, че инфрачервеното лъчение ви позволява да оставите въздуха влажен, не го изсушава, както правят други видове отоплителни уреди. Производителността на устройствата, базирани на инфрачервено лъчение, е изключително висока.
Инфрачервеното лъчение не изисква големи разходи за енергия, така че има спестявания за домашна употреба на тази разработка. IR лъчите са подходящи за работа в големи пространства, основното е да изберете правилната дължина на лъча и да настроите правилно устройствата.
Вреди и ползи от инфрачервеното лъчение
Дългите инфрачервени лъчи, удрящи кожата, предизвикват реакция в нервните рецептори. Това гарантира наличието на топлина. Поради това в много източници инфрачервеното лъчение се нарича топлинно лъчение. По-голямата част от излъчената енергия се абсорбира от влагата, която се съдържа в горния слой на човешката кожа. Поради това температурата на кожата се повишава и поради това цялото тяло се загрява.
Има мнение, че инфрачервеното лъчение е вредно. Това е грешно.
Изследванията показват, че дълговълновата радиация е безопасна за организма, освен това носи ползи.
Укрепват имунната система, стимулират регенерацията и подобряват състоянието на вътрешните органи. Тези лъчи с дължина 9,6 микрона се използват в медицинската практика за терапевтични цели.
Късовълновото инфрачервено лъчение действа по различен начин. Прониква дълбоко в тъканите и затопля вътрешните органи, заобикаляйки кожата. Ако облъчите кожата с такива лъчи, капилярната мрежа се разширява, кожата се зачервява и могат да се появят признаци на изгаряне. Такива лъчи са опасни за очите, водят до образуване на катаракта, нарушават водно-солевия баланс и провокират гърчове.
Човек получава топлинен удар поради късовълнова радиация. Ако повишите температурата на мозъка дори с градус, тогава вече се появяват признаци на шок или отравяне:
- гадене;
- ускорен пулс;
- притъмняване в очите.
Ако настъпи прегряване с две или повече степени, тогава се развива менингит, който е животозастрашаващ.
Интензитетът на инфрачервеното лъчение зависи от няколко фактора. Разстоянието до местоположението на източниците на топлина и температурният индикатор са важни. Инфрачервеното лъчение с дълги вълни е важно в живота и е невъзможно без него. Вреда може да възникне само когато дължината на вълната е неправилна и времето, през което тя въздейства на човек, е дълго.
Как да защитим човек от вредата от инфрачервеното лъчение?
Не всички инфрачервени вълни са вредни. Късовълновата инфрачервена енергия трябва да се избягва. Къде се среща в ежедневието? Трябва да се избягват телесни температури над 100 градуса. Тази категория включва оборудване за производство на стомана и електродъгови пещи. В производството служителите носят специално проектирани униформи, които имат защитен щит.
Най-полезният уред за инфрачервено отопление беше руската печка; топлината от нея беше лечебна и полезна. Сега обаче никой не използва такива устройства. Инфрачервените нагреватели се утвърдиха и инфрачервените вълни се използват широко в индустрията.
Ако спиралата, която излъчва топлина в инфрачервено устройство, е защитена с топлоизолатор, тогава излъчването ще бъде меко и дълговълново и това е безопасно. Ако устройството има отворен нагревателен елемент, тогава инфрачервеното лъчение ще бъде твърдо, късовълново и това е опасно за здравето.
За да разберете дизайна на устройството, трябва да проучите техническия лист. Ще има информация за инфрачервените лъчи, използвани в конкретен случай. Обърнете внимание каква е дължината на вълната.
Инфрачервеното лъчение не винаги е очевидно вредно; опасни са само откритите източници, късите лъчи и продължителното излагане на тях.
Трябва да предпазите очите си от източника на вълните, а ако възникне дискомфорт, да се отдалечите от влиянието на инфрачервените лъчи. Ако на кожата се появи необичайна сухота, това означава, че лъчите изсушават липидния слой и това е много добре.
Като лечение се използва инфрачервено лъчение в полезен диапазон; физиотерапевтичните методи се основават на работа с лъчи и електроди. Въпреки това, всички ефекти се извършват под наблюдението на специалисти; Продължителността на действие трябва да бъде строго определена от медицински показания, въз основа на целите и задачите на лечението.
Смята се, че инфрачервеното лъчение е неблагоприятно за системно излагане на малки деца, така че е препоръчително внимателно да изберете отоплителни уреди за спалнята и детските стаи. Ще ви е необходима помощта на специалисти, за да създадете безопасна и ефективна инфрачервена мрежа във вашия апартамент или къща.
Не трябва да се отказвате от съвременните технологии поради предразсъдъци поради невежество.
Инфрачервено лъчение (IRслушайте)) е електромагнитно излъчване с по-голяма дължина на вълната от видимата светлина, простиращо се от номиналния червен край на видимия спектър при 0,74 μm (микрона) до 300 μm. Този диапазон от дължини на вълните съответства на честотния диапазон от приблизително 1 до 400 THz и включва по-голямата част от топлинното излъчване, излъчвано от обекти, близки до стайна температура. Инфрачервеното лъчение се излъчва или абсорбира от молекулите, когато те променят своите въртеливо-вибрационни движения. Наличието на инфрачервено лъчение е открито за първи път през 1800 г. от астронома Уилям Хершел.
По-голямата част от енергията от Слънцето достига Земята под формата на инфрачервено лъчение. Слънчевата светлина в своя зенит осигурява осветеност от малко над 1 киловат на квадратен метър над морското равнище. От тази енергия 527 вата е инфрачервено лъчение, 445 вата е видима светлина и 32 вата е ултравиолетово лъчение.
Инфрачервената светлина се използва в промишлени, научни и медицински приложения. Уредите за нощно виждане използват инфрачервено осветление, за да позволят на хората да наблюдават животни, които не се виждат на тъмно. В астрономията инфрачервените изображения позволяват да се наблюдават обекти, скрити от междузвезден прах. Инфрачервените камери се използват за откриване на загуба на топлина в изолирани системи, наблюдение на промените в кръвния поток в кожата и за откриване на прегряване на електрическо оборудване.
|
Леко сравнение |
|||||||
|
Име |
Дължина на вълната |
Честота Hz) |
Фотонна енергия (eV) |
|
|
|
|
|
Гама лъчи |
по-малко от 0,01 nm |
повече от 10 EHZ |
124 keV - 300+ GeV |
|
|
|
|
|
рентгенови лъчи |
0,01 nm до 10 nm |
124 eV до 124 keV |
|
|
|
|
|
|
Ултравиолетови лъчи |
10 nm - 380 nm |
30 PHZ - 790 THz |
3,3 eV до 124 eV |
|
|
|
|
|
Видима светлина |
380 nm - 750 nm |
790 THz - 405 THz |
1,7 eV - 3,3 eV |
|
|
|
|
|
Инфрачервено лъчение |
750 nm - 1 mm |
405 THz - 300 GHz |
1,24 meV - 1,7 eV |
|
|
|
|
|
Микровълнова печка |
1 мм - 1 метър |
300 GHz - 300 MHz |
1,24 µeV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
1 мм - 100 км |
300 GHz - 3 Hz |
12,4 feV - 1,24 meV |
|
|
|
|
|
Инфрачервеното изображение се използва широко за военни и граждански цели. Военните приложения включват наблюдение, нощно наблюдение, насочване и проследяване. Невоенните приложения включват анализ на топлинната ефективност, мониторинг на околната среда, инспекция на промишлени обекти, дистанционно наблюдение на температурата, безжични комуникации на малък обсег, спектроскопия и прогнозиране на времето. Инфрачервената астрономия използва телескопи, оборудвани със сензори, за да проникне в прашни региони на космоса, като молекулярни облаци, и да открие обекти като планети.
Въпреки че близката инфрачервена област на спектъра (780-1000 nm) дълго време се смяташе за невъзможна поради шума в зрителните пигменти, усещането за близка инфрачервена светлина се запази при шарана и при три вида циклиди. Рибите използват близки инфрачервени дължини на вълните, за да уловят плячка и за фототактична ориентация, докато плуват. Близкият инфрачервен диапазон може да бъде полезен за риби в условия на слаба светлина по здрач и в мътни водни повърхности.
Фотомодулация
Близката инфрачервена светлина или фотомодулация се използва за лечение на язви, предизвикани от химиотерапия, както и за заздравяване на рани. Има редица трудове, свързани с лечението на херпесния вирус. Изследователските проекти включват работа по изследване на централната нервна система и терапевтични ефекти чрез регулиране на цитохроми и оксидази и други възможни механизми.
Опасно за здравето
Силното инфрачервено лъчение в определени промишлени среди и среда с висока температура може да бъде вредно за очите, което води до увреждане на зрението или слепота на потребителя. Тъй като радиацията е невидима, на такива места е необходимо да се носят специални инфрачервени очила.
Земята като инфрачервен излъчвател
Земната повърхност и облаците абсорбират видимата и невидимата радиация от слънцето и връщат по-голямата част от енергията под формата на инфрачервено лъчение обратно в атмосферата. Някои вещества в атмосферата, главно облачни капчици и водни пари, но също и въглероден диоксид, метан, азотен оксид, серен хексафлуорид и хлорофлуоровъглероди, абсорбират инфрачервеното лъчение и го връщат във всички посоки, включително обратно към Земята. По този начин парниковият ефект поддържа атмосферата и повърхността много по-топли, отколкото ако инфрачервените абсорбери отсъстваха от атмосферата.
История на науката за инфрачервеното лъчение
Откриването на инфрачервеното лъчение се приписва на Уилям Хершел, астроном, в началото на 19 век. Хершел публикува резултатите от своите изследвания през 1800 г. пред Кралското общество в Лондон. Хершел използва призма, за да пречупи светлината от слънцето и да открие инфрачервено лъчение, извън червената част на спектъра, чрез повишаване на температурата, регистрирано на термометър. Той беше изненадан от резултата и ги нарече „топлинни лъчи“. Терминът "инфрачервено лъчение" се появява едва в края на 19 век.
Други важни дати включват:
- 1737: Emilie du Chatelet прогнозира това, което днес е известно като инфрачервено лъчение в своята теза.
- 1835: Македонио Меглиони прави първата термобатарея с инфрачервен детектор.
- 1860: Густав Кирхоф формулира теоремата за черното тяло.
- 1873: Уилоуби Смит открива фотопроводимостта на селена.
- 1879: Експериментално е формулиран законът на Стефан-Болцман, според който енергията, излъчвана от абсолютно черно тяло, е пропорционална.
- 1880-те и 1890-те: Лорд Рейли и Вилхелм Виен решават частта на черното тяло на уравнението, но и двете решения са приблизителни. Този проблем беше наречен "ултравиолетово бедствие и инфрачервено бедствие".
- 1901: Макс Планк Макс Планк публикува уравнението и теоремата на черното тяло. Той решава проблема с квантуването на допустимите енергийни преходи.
- 1905: Алберт Айнщайн развива теорията за фотоелектричния ефект, който определя фотоните. Също така Уилям Кобленц в спектроскопията и радиометрията.
- 1917: Теодор Кейс разработва сензора за талиев сулфид; Британците разработват първото инфрачервено устройство за търсене и проследяване през Първата световна война и откриват самолети в обхват от 1,6 км.
- 1935: Оловни соли - ранно насочване на ракети през Втората световна война.
- 1938: Tew Ta прогнозира, че пироелектричният ефект може да се използва за откриване на инфрачервено лъчение.
- 1952: Н. Уилкър открива антимониди, съединения на антимон с метали.
- 1950: Инструментите на Пол Круз и Тексас произвеждат инфрачервени изображения от преди 1955 г.
- 1950-те и 1960-те: Спецификация и радиометрични разделения, дефинирани от Фред Никодеменас, Робърт Кларк Джоунс.
- 1958: W. D. Lawson (Royal Radar Establishment at Malvern) открива свойствата на откриване на IR фотодиод.
- 1958: Falcon разработва ракети, използващи инфрачервено лъчение и се появява първият учебник по инфрачервени сензори от Paul Cruz, et al.
- 1961: Джей Купър изобретява пироелектрическо откриване.
- 1962: Kruse и Rodat насърчават фотодиодите; налични са вълнови форми и линейни масиви.
- 1964: W. G. Evans открива инфрачервени терморецептори в бръмбар.
- 1965: Първи инфрачервен водач, първи комерсиални термовизионни камери; В армията на Съединените щати беше създадена лаборатория за нощно виждане (понастоящем лаборатория за нощно виждане и контрол на електронни сензори).
- 1970: Уилард Бойл и Джордж Е. Смит предлагат устройство със зарядна връзка за телефона с изображения.
- 1972: Създаден универсален софтуерен модул.
- 1978: Астрономията с инфрачервени изображения става зряла, с планирана обсерватория, масово производство на антимониди и фотодиоди и други материали.